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2023 | Book

Kontaktlose EMV-Charakterisierung von Ersatzstörquellen

Bewertung leitungsgebundener Störaussendungen von leistungselektronischen Komponenten

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About this book

In diesem Buch wird ein kontaktloses Messverfahren zur Charakterisierung von leitungsgebundenen Störaussendungen vorgestellt. Dieses bietet eine Lösung zur Ableitung einer Ersatzstörquelle, mit der sowohl die parasitären Eigenschaften berücksichtigt werden als auch eine geringe Rückwirkung der Messung auf das Messsystem realisiert werden kann. Um die parasitären Eigenschaften zu bestimmen, werden die Wellengrößen an den Anschlüssen der Komponente über einen kontaktlosen Messabgriff bestimmt. Durch die kontaktlose Messung muss nicht in das gemessene System eingegriffen werden, um einen Messabgriff zu realisieren. Die vorhandene Rückwirkung auf die Messwerte wird durch eine vorherige Kalibrierung des Messaufbaus berücksichtigt. Mit dem Messverfahren wird gezeigt, dass eine Bestimmung passiver und aktiver Leitungsabschlüsse möglich ist. Des Weiteren wird gezeigt, dass eine Ersatzstörquelle einer leistungselektronischen Komponente bestimmt und eine Veränderung der leitungsgebundenen Störaussendungen durch Veränderung des Messaufbaus mit dieser abgeschätzt werden kann.

Table of Contents

Frontmatter
Kapitel 1. Einleitung und Forschungsziel
Zusammenfassung
Die EMV (EMV) ist ein wesentlicher Bestandteil der Fahrzeugentwicklung. Mit der Sicherstellung der EMV wird dafür gesorgt, dass Vorgaben des Gesetzgebers und funktionale Anforderungen in Fahrzeugen für einen sicheren und zuverlässigen Einsatz erfüllt werden. Durch die Elektrifizierung des Antriebsstranges erhöht sich der Aufwand, der für die Sicherstellung der EMV betrieben werden muss. Wissenschaft und Technik verfolgen die Fragestellung, wie der Entwicklungsprozess im Hinblick auf die EMV effizienter gestaltet werden kann. Grundlegend dafür ist das genaue Verständnis der charakteristischen Eigenschaften von Komponenten, damit zielgerichtet Maßnahmen eingeleitet werden können.
Teresa Tumbrägel
Kapitel 2. Grundlagen und Stand der Wissenschaft
Zusammenfassung
Dieses Kapitel erläutert die Motivation und die Grundlagen des Messverfahrens, das in den nachfolgenden Kapiteln genauer beschrieben und untersucht wird.
Teresa Tumbrägel
Kapitel 3. Verfahren zur kontaktlosen Charakterisierung von Ersatzstörquellen
Zusammenfassung
Im vorangegangenen Kapitel 2 wurde der Kontext, in dem EMV in den Entwicklungsprozess eingebunden wird, vorgestellt. Dieser stützt sich größtenteils auf Prototypen-Versuche, die erst spät im Entwicklungsprozess durchgeführt werden können. Die Entwicklung kann durch ein ESQ-Modell, dass die elektrischen Eigenschaften eines DUT anhand seiner Klemmeneigenschaften beschreibt, unterstützt werden. Für die Erstellung eines ESQ-Modells können verschiedene Ansätze herangezogen werden, die in Abschnitt 2.2.3 eingeführt wurden.
Teresa Tumbrägel
Kapitel 4. Ergebnisse der kontaktlosen Charakterisierung von Störgrößen
Zusammenfassung
In Kapitel 3 wurde eine Methode zur Charakterisierung von ESQs, beziehungsweise von leitungsgebundenen Störaussendungen, vorgestellt. Dabei wurden die Schritte zur Kalibrierung des Messaufbaus im Frequenzbereich erläutert. Weiter wurde die Anwendung der Kalibrierung auf die Zeitbereichsmessung beschrieben und die damit mögliche Bestimmung der Leitungsgrößen an den Leitungsenden. Mit diesen können die charakteristischen DUT-Eigenschaften in Form von Strom, Spannung und Impedanz einer Störquelle bestimmt werden. Darüber hinaus wurden die Einflussgrößen, die die Grenzen des Verfahrens darstellen, identifiziert. Zur Absicherung der theoretischen Überlegungen aus Kapitel 3 muss das vorgestellte Verfahren praktisch angewendet werden. Um die Grenzen des Verfahrens abzuschätzen, soll zunächst ein möglichst einfacher Referenzmessaufbau mit bekannten Werten für die Koppelpfade und dem DUT verwendet werden.
Teresa Tumbrägel
Kapitel 5. Diskussion und Ausblick
Zusammenfassung
In Kapitel 3 wird ein Verfahren zur kontaktlosen ESQ-Charakterisierung für die Bewertung von leitungsgebundenen Störaussendungen vorgestellt. Zunächst wird die Methode theoretisch, ohne praktischen Bezug analysiert. In Kapitel  4 werden die praktische Durchführung und die Grenzen des Verfahrens untersucht und es wird gezeigt, dass das Verfahren den Erwartungen aus den vorangegangenen Kapiteln tatsächlich gerecht wird.
Teresa Tumbrägel
Kapitel 6. Zusammenfassung
Zusammenfassung
In dieser Arbeit wurde ein Verfahren zur Charakterisierung der leitungsgebundenen Störaussendungen von leistungselektronischen Fahrzeugkomponenten vorgestellt. Bei der Entwicklung von Fahrzeugkomponenten werden entwicklungsbegleitend und am Ende des Entwicklungszeitraumes Hardware-Tests nach CISPR 25 [16] durchgeführt. Damit wird die EMV der Komponente und nach der Integration die EMV des Gesamtfahrzeuges sichergestellt. Die Komponententests erfolgen in einer genormten Prüfumgebung, die standardisierte industrieübergreifende Prüfungen gewährleistet. Ein Risiko entsteht dadurch, dass die Prüfumgebung nicht die Zielumgebung der Komponente im Fahrzeug abbildet. Durch veränderte Randbedingungen, wie beispielsweise abweichenden Leitungslängen oder einem veränderten Massebezug, verändert sich die Störcharakteristik einer Komponente im Fahrzeug. Herausfordernd wird dieser Umstand, wenn dadurch unzulässige Unverträglichkeiten entstehen, die erst zum Zeitpunkt der Integration in das Fahrzeug auftreten. Zum Zeitpunkt der Integration in das Gesamtfahrzeug ist es deutlich zeit- und kostenaufwendiger, Designänderungen vorzunehmen, als zu früheren Zeitpunkten. In Wissenschaft und Technik gibt es unterschiedliche Ansätze, die sich dieser Herausforderung annehmen. Ein Ansatz ist die Charakterisierung des Störverhaltens mittels einer ESQ. Eine ESQ kann in eine Simulationsumgebung eingebunden und so die Auswirkungen einer veränderten Umgebung auf die Störcharakteristik simuliert werden. Das hier vorgestellte Verfahren bietet einen Ansatz, bei dem eine Komponente messtechnisch charakterisiert wird. Eine messtechnische Charakterisierung ermöglicht, im Gegensatz zu einem simulierten Modell der ESQ, die Berücksichtigung des nicht-idealen Verhaltens der Komponente in dem ESQ-Modell. Die Messung erfolgt kontaktlos, mit einer geringen Rückwirkung auf die Störcharakteristik, da nicht in die Komponente eingegriffen werden muss, um einen Messabgriff zu ermöglichen. Die dennoch vorhandene Rückwirkung wird, durch eine vorherige Kalibrierung des Messaufbaus, in der Messdatenauswertung berücksichtigt.
Teresa Tumbrägel
Backmatter
Metadata
Title
Kontaktlose EMV-Charakterisierung von Ersatzstörquellen
Author
Teresa Tumbrägel
Copyright Year
2023
Electronic ISBN
978-3-658-42557-9
Print ISBN
978-3-658-42556-2
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-42557-9

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